在用前置液性能的實驗研究

王保春

摘 要：海水鉆井液中含有大量的鈣、鎂離子，少量海水鉆井液污染固井水泥漿就會使水泥漿增稠，且可使水泥漿中常用的降失水劑失效，導(dǎo)致水泥漿大量失水甚至脫水，還能使水泥漿的凝結(jié)時間延長，強度發(fā)展緩慢，甚至沒有強度，這無疑將影響固井質(zhì)量。據(jù)此，開發(fā)了一種新的前置液配方，并針對勝利油田的海水鉆井液體系，開展了一系列室內(nèi)實驗：在用前置液與其環(huán)境流體的相容性、泥餅沖刷、井壁穩(wěn)定性以及地層污染等實驗，論證了前置液的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：前置液；海水鉆井液；相容性；井壁穩(wěn)定性

1、在用前置液與其環(huán)境流體的相容性

混合液的凝結(jié)和稠化實驗表明（表3），隨前置液比例的增加，水泥漿凝結(jié)、稠化時間有所增加，當前置液比例達50%時的稠化時間比純水泥漿推遲約1.5小時。這是由于在用前置液中含有高分子聚合物，它對水泥漿起到一定的緩凝作用。但這種緩凝作用不是很大，這在某種程度上，反而有利于現(xiàn)場施工，不會引起諸如驟凝、蹩泵等安全事故。另外，由于在用前置液中含有一定量的固相顆粒微硅及加重劑，而微硅和加重劑是水泥漿常用的減輕劑和加重劑，不會使水泥漿產(chǎn)生速凝[10]。

表1：在用前置液對水泥漿性能的影響實驗數(shù)據(jù)

地面和井底溫度下，前置液-水泥漿、海水鉆井液-前置液、前置液-鹽水混合液的流變參數(shù)變化的實驗結(jié)果分別繪于1、2、3?？梢钥闯?，前置液與環(huán)境流體混合液的流變參數(shù)基本呈現(xiàn)n值升高、K值降低的規(guī)律，這有利于環(huán)空流達到湍流狀態(tài)而有效軀體鉆井液。雖然前置液比例大于50%時，對水泥漿的流變性有一定影響，但這種情況發(fā)生的可能性很小，而圖中85℃時K值雖有增大，但幅度較小。此外，在以上各實驗中，均未發(fā)現(xiàn)任何膠凝、絮凝現(xiàn)象。因此，在用前置液與固井過程中的環(huán)境流體具有很好的相容性。

2、在用前置液沖刷泥餅實驗

前液必須能有效沖刷鉆井過程中形成的井壁泥餅。在用前置液中不僅含有活性固相粒子，而且有非離子表面活性劑，因此它對泥餅應(yīng)具有化學(xué)、物理及水力沖刷三種功能，能有效地改善泥餅潤濕性，降低泥餅表面張力，進而起到更好的清洗、沖刷泥餅的作用。

為驗證在用前置液對泥餅的沖刷效果，分別開展了在用前置液、SNC沖洗液、清水三種前置液的泥餅沖刷實驗，對應(yīng)的沖洗率分別為95%、57%和35%，如圖。可見，在用前置液具有優(yōu)良的沖刷能力，幾乎完全能沖洗掉附著在濾紙上的泥餅，效果最好，SNC水效果次之，清水沖洗效果較差。

3、在用前置液對井壁穩(wěn)定性的影響

為察在用前置液對穩(wěn)定井壁的效果，利用現(xiàn)場的實際頁巖巖屑，進行了在用前置液、SNC和清水的比較實驗。按標準實驗步驟，測量在用前置液、清水、SNC水實驗的頁巖回收率?；厥章试酱?，說明前置液對頁巖保護得越好，頁巖沒有因為水化膨脹變細而被過濾掉。如圖6，在用前置液對頁巖回收率為96%，所以對井壁的保護效果最好，SNC水效果次之，清水效果較差。

4結(jié)論

為適應(yīng)海上石油鉆井使用海水鉆井液體系的需求，提出一種固井前置液配方，經(jīng)一系列的室內(nèi)實驗證明：該前置液與其環(huán)境流體的相容性好，對穩(wěn)定井壁有明顯效果；前置液中的固相顆粒及表面活性劑可有效沖洗海水鉆井液形成的泥餅；前置液本身失水小，可減少水泥漿失水，降低水泥漿對油氣層的污染。

參考文獻：

[1]Bittleston SH， Ferguson J， Frigaard IA. Mud removal and cement placement during primary cementing of an oil well - Laminar non-Newtonian displacements in an eccentric annular Hele-Shaw cell. JOURNAL OF ENGINEERING MATHEMATICS 2002， 43（2-4）： 229-253

[2]李友臣，吳旭輝. 固井前置液技術(shù)研究. 西部探礦工程，2005（增刊），111：128-129.